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水庫的蓄水和放水時間主要取決於水庫的地理位置、氣候條件以及水庫的功能。
一、原理與影響因素
1.蓄水原理:主要是透過大壩攔截河流上游來水,使水流在水庫庫區聚集。影響蓄水的因素包括來水量(受流域降水、冰雪融水等因素控制)、水庫的庫容(大壩高度和庫區面積決定)、蒸發量和下滲量等。例如,在降水豐富的季節或者高山冰雪融水旺盛時期,水庫來水量大,容易實現蓄水。
2.放水原理:透過水庫的洩洪閘、輸水管道等設施控制水的流出。放水的時間和流量主要受水庫功能(防洪、灌溉、發電等)、下游需求(如用水高峰期、防洪安全水位等)以及水庫自身安全(如超過警戒水位)等因素影響。
二、對地理環境的影響
對河流的影響
(1)水文方面:蓄水會使河流上游流速減慢,泥沙在庫區淤積,下游泥沙量減少。放水時,下游流量和流速會在短時間內發生變化,可能改變河流的水位過程線。例如三峽水庫蓄水後,長江中下游含沙量明顯減少,下游河道沖刷加劇。
(2)生態方面:蓄水改變了河流生態系統的連續性,上游形成人工湖泊環境,淹沒部分陸生棲息地,使水生生物棲息地擴大。放水時,如果流量和水溫等條件控制不當,可能對下游水生生物造成衝擊。如一些洄游魚類可能因放水時間和水流速度不符合洄游要求而受到影響。
2.對周邊氣候的影響
大型水庫蓄水後,水域面積擴大,蒸發量增加。在一定程度上會增加庫區及周邊地區的空氣溼度,有可能改變區域性小氣候。例如,水庫周邊可能會出現降水增多、氣溫日較差變小的情況。
3.對土壤的影響
蓄水導致庫區地下水位上升,可能會使土壤出現沼澤化現象。而下游由於泥沙減少,土壤肥力補充不足,長期可能導致土壤肥力下降。例如阿斯旺大壩建成蓄水後,尼羅河下游土壤肥力降低。
三、在區域開發中的應用
1.水資源調配方面:在跨流域調水工程中,蓄水和放水是關鍵環節。如南水北調工程中的丹江口水庫,蓄水後向北方缺水地區放水,實現區域間水資源的合理調配。
2.農業灌溉方面:在灌溉季節,水庫放水透過灌溉渠道輸送到農田,保障農作物生長。例如我國河套平原的灌溉用水主要依靠附近水庫放水供給。
3.城市供水方面:許多城市的水源來自水庫,水庫蓄水後經過淨化處理向城市供水。如北京的密雲水庫,為北京市供水,放水過程需要考慮城市用水的日變化和季節變化等需求。
四、蓄水與放水時間
防洪需求
(1)蓄水:在河流的枯水期或者非汛期,水庫會進行蓄水。因為這個時期河流的流量較小,透過蓄水可以增加水庫的庫容,為後續的防洪等功能做準備。例如,在我國北方的一些河流,冬春季節降水量少,是水庫蓄水的時期。
(2)放水:在洪水期或者汛期,當上游來水量大,可能會對下游造成洪水災害時,水庫會開閘放水。不過這不是隨意地將水全部放出,而是要根據洪水的規模、下游的防洪能力等因素,透過科學計算來控制放水流量,以削減洪峰,減輕下游的洪水壓力。比如三峽水庫在長江的主汛期(6 - 8月左右)會根據來水情況適時放水。
2. 灌溉需求
(1)蓄水:為了保障農作物在生長關鍵時期有充足的灌溉用水,水庫會在降水較多或者河流流量較大的時期蓄水。像在雨季,水庫攔截並儲存雨水,以備旱季灌溉之用。
(2)放水:在農作物生長的需水季節,尤其是乾旱少雨的時候,水庫會放水用於灌溉。比如在華北平原的春季,降水少,冬小麥生長需要灌溉,附近水庫就會開閘放水。
3. 發電需求
(1)蓄水:透過蓄水提高水位,形成水位差(水頭),這是水力發電的關鍵因素。水庫會在來水較多的時候儘量蓄水,提升水位,以保證有足夠的能量來驅動水輪機發電。
(2)放水:當電網需要電力或者按照發電計劃進行發電操作時,水庫會透過放水讓水流衝擊水輪機,將水的勢能轉化為電能。放水過程需要根據發電裝置的功率、電網的負荷等情況來調節流量。
4. 航運需求
(1)蓄水:在枯水期,為了保證航道有足夠的水深,水庫會蓄水。例如在一些內河航道,枯水期水位下降可能導致船舶無法正常通行,水庫透過蓄水提升下游水位,改善航運條件。
(2)放水:當航道水深不足時,適時放水,以保證船舶的通航能力。並且放水流量的調節要考慮到船舶的吃水深度、航道的寬度等多種航運要素。
5. 生態需求
(1)蓄水:在河流生態系統缺水的時期,水庫蓄水後可以在適當的時候為河流生態補水。例如在河流的枯水期,水庫透過蓄水可以在必要時維持河流的基本生態流量,保證水生生物的生存環境。
(2)放水:為了維持下游生態系統的正常運轉,如魚類的洄游、溼地的補水等情況,水庫會有計劃地放水。比如一些有洄游魚類的河流,水庫會在魚類洄游繁殖期適時放水,提供合適的水流條件。地理圖文綜合整理
1.概念區分
(1) 大壩:是攔截江河渠道水流的擋水建築物,是水庫的一部分,相當於大門。可形成水庫,抬高水位、調節徑流、用於防洪、供水、灌溉、水力發電、改善航運等。調整河勢、保護岸床的河道整治建築物也稱壩,比如丁壩、順壩和潛壩等。
(2) 水庫:攔洪蓄水和調節水流的水利工程建築物,是整體工程,相當於房間。是在山溝或河流的狹口處建造攔河壩形成的人工湖泊。水庫建成後,可起防洪、蓄水灌溉、供水、發電、養魚等作用。有時天然湖泊也稱為水庫(天然水庫)
2.河流建設水庫大壩條件分析
壩址:① 選在兩側等高線密集的河流峽谷出口最窄處(因該處築壩工程量小、造價低、庫區容水量大);② 應避開喀斯特地貌區、地質斷裂帶,並考慮移民、生態環境等問題。
庫區:宜選在河谷、山谷地區,或“口袋”形的窪地或小盆地, 以保證有較大的集水面積和庫容。
3.水利工程建設的作用
4.水庫和大壩對區域的影響
(1)對大氣圈的影響:①水庫周邊地區,氣溫日較差、氣溫年較差減小;②水庫水面較大,蒸發量增加,水庫上空及周邊空氣溼度增加;③水庫水面和周圍陸地的熱力性質產生湖陸風;④東北地區某些水庫下游河段,由於水庫中較高水溫的水下洩,使得水氣溫差較大,近水面氣溫提高後,飽和水汽壓變大,水汽蒸發更劇烈;產生的水蒸氣遇冷凝華形成的小冰晶掛在樹上,形成霧凇。
(2)對水圈的影響:①大壩下方,落差變大,流速變快,下蝕作用加強;②大壩攔截上游泥沙,清水下洩,搬運泥沙的能力提高,下游河床變低,留在原河道的物粒徑變大;③河流水位(水位取決於徑流量大小和河床高程)有可能下降;④調節徑流,削峰補枯,水庫下游徑流量季節變化減小;⑤削減洪峰峰值流量,延緩洪峰到達的時間;⑥河水流動性強且水庫深部水溫較高,水庫下游河段不易結冰;⑦水庫上游水位上升,河面展寬,提高航運能力。
(3)對岩石圈的影響:①大型水庫,若下方有斷裂帶等不穩定地質構造,有可能會誘發小型地震;②水庫蓄水後,上游河段水位上漲,浸泡兩側巖體,易誘發滑坡。
(4)對生物圈的影響:①影響魚類洄游;②河流下游河段泥沙量的減少,漁業減產;③上游河段水位上升,有可能淹沒某些生物的棲息地,如雲南省為了保護綠孔雀的棲息地;④庫區水流動性減弱,水質變差,水生動物減少,水面植物可能增加;⑤庫區蚊蟲滋生,傳播疾病機率增加。
(5)對社會經濟的影響:①大型水庫往往和水電站同時建設,發展經濟,增加電力供應;②為庫區周圍和下游提供充足的灌溉水源,實現農業穩產、增產;③庫區周圍若有地勢較低的水稻田,可能導致排水不良,單產減少;④利用水庫發展水產養殖業;⑤利用水庫發展旅遊業,如水上游樂專案;⑥庫區上游地區水深增加,河道拓寬,通航里程和通航能力會增加;原有港口,停泊船隻噸位提升,港口規模擴大,經濟腹地也會變大。
5.部分河流進行大壩拆除的原因分析
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